Studie, die von UMass Chan-Forschern mitverfasst wurde, stellt große Unterschiede in der Infektiosität von SARS-CoV-2 fest

Laut einer Studie von UMass Chan-Forschern und Mitarbeitern mehrerer Institutionen könnten große Unterschiede in der Menge oder Infektiosität von SARS-CoV-2 bei Menschen in den frühen Stadien von COVID-19 eine Erklärung für das Phänomen der „Superspreader“ sein wurde kürzlich in veröffentlicht Naturmikrobiologie .

Laura Gibson, MD

Die Forschung bietet einen detaillierten Einblick in die SARS-CoV-2-Infektion durch serielle Virustests mit mehreren Methoden: PCR-Test, Antigentest und Viruskultur zur Messung des Viruswachstums.

Nasen- und Speichelproben wurden Ende 2020 bis Anfang 2021 von 60 Personen an der University of Illinois in Urbana-Champaign entnommen, die asymptomatisch oder leicht symptomatisch für COVID-19 waren. Die Teilnehmer hatten entweder in den vorangegangenen 24 Stunden ein neues positives PCR-Ergebnis erhalten oder waren innerhalb der vorangegangenen fünf Tage jemandem mit COVID-19 ausgesetzt gewesen. Die Studie wurde von der Rapid Acceleration of Diagnostics (RADx)-Initiative der National Institutes of Health unterstützt.

Der Begriff Superspreader bezieht sich auf eine infizierte Person, die einen großen, überproportionalen Anteil an der Übertragung von SARS-CoV-2 hat.

„Bis zu dieser Studie war der Grund, warum manche Menschen das Virus offenbar stärker auf andere übertragen als andere, nicht gut geklärt“, sagte Co-Autorin Laura L. Gibson, MD, außerordentliche Professorin für Medizin an der UMass Chan. DR. Gibson war früher Co-Lead des RADx Clinical Studies Core zusammen mit David D. McManus, MD, the Richard M. Haidack-Professor für Medizin und Lehrstuhl und Professor für Medizin.

Basierend auf den Ergebnissen der Studie, sagte Gibson, scheint COVID-19 wie die meisten anderen Infektionskrankheiten zu sein, bei denen einige Menschen an derselben Infektion erkranken und andere nicht. Diese klinische Variabilität hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich Unterschieden zwischen Krankheitserregern, individuellen Unterschieden in der Immunantwort oder sogar dem Ort des Virus in der Mund- oder Nasenhöhle.

Die aktuelle Studie wurde an Personen ohne bekannte SARS-CoV-2-Immunität durchgeführt. Sie waren zuvor nicht infiziert worden, und da die Studie vor der weit verbreiteten Verfügbarkeit von Impfstoffen stattfand, hatte keiner eine COVID-19-Impfung erhalten.

Die Forscher maßen die Dynamik des SARS-CoV-2-Virus auf verschiedene Weise durch tägliche Probennahmen von Teilnehmern für bis zu 14 Tage.

Zuerst testeten sie Nasenabstriche mit der Probe aus einem Nasenloch für einen PCR-Test, der das virale Erbmaterial nachweist, ob das Virus tot oder lebendig ist, und aus dem anderen Nasenloch für einen Antigentest, der virale Proteine ​​nachweist. Die nasale PCR-Probe wurde auch in Viruskultur getestet, einer Laboranalyse, die Viren nachweist, die leben und sich replizieren und sich daher auf die nächste Person ausbreiten könnten.

Gibson erklärte: „Der einzigartige Aspekt dieses Ansatzes bestand darin, mehrere Testmodalitäten an Proben zu verwenden, die am selben Tag entnommen wurden, und diese Maßnahmen während des gesamten Verlaufs der SARS-CoV-2-Infektion täglich zu wiederholen.“

Um die Daten aus diesen Proben zu analysieren, verwendeten die Forscher mathematische Modelle, um die Längsdynamik der Virusausscheidung auf der Grundlage von Daten aus PCR-Tests und Viruskulturen, die im Verlauf der Infektion durchgeführt wurden, abzubilden. Die Modelle beschrieben nicht nur Muster der viralen Ausbreitung und Beseitigung, sondern auch der Virusausscheidung, was im Allgemeinen auf eine infektiöse Aktivität hinweist, wenn das Virus aus dem Körper freigesetzt wird.

„Die tägliche Stichprobennahme der Teilnehmer lieferte robuste granulare Daten für diese Modellierung“, sagte Gibson. „Wir haben festgestellt, dass sich Individuen in Bezug auf die virale Infektiosität erheblich unterscheiden und dass eine solche Heterogenität wahrscheinlich sowohl von menschlichen als auch von viralen Faktoren abhängt und die Idee von Superspreadern unterstützt.“

Die Forscher verglichen auch PCR-Testergebnisse in Speichel- und Nasenproben und fanden überraschende Unterschiede zwischen den beiden anatomischen Stellen, obwohl sie im hinteren Teil des Rachens miteinander verbunden sind. „Wir haben das Virus bei etwa 85 Prozent der Teilnehmer mindestens einen Tag vor der Nasenprobe im Speichel gefunden“, sagte Gibson.

Die Autoren des Papiers schlugen nicht vor, dass Speicheltests besser als Nasentests seien, „aber es unterstützt das Argument, dass es besser ist, Speichel zu testen, wenn Sie Infizierte früher erkennen möchten“, mit einem für Nasenproben zugelassenen PCR-Test. Aber es gibt viele Vorbehalte bei diesem Ansatz, und Menschen sollten diagnostische Tests nur mit dem spezifischen Probentyp verwenden, für den sie entwickelt wurden.“

Obwohl die Studie stattfand, als Alpha- und frühere Varianten im Umlauf waren, sagte Gibson, dass die allgemeinen Schlussfolgerungen wahrscheinlich immer noch auf andere Varianten zutreffen würden, da die Forscher keine Unterschiede in der Virusdynamik basierend auf den in dieser Studie bewerteten Varianten sahen.

Darüber hinaus fand die Studie Unterschiede zwischen den Teilnehmern, die durch die Virustestergebnisse nicht vollständig erklärt werden konnten, sagte Gibson. „Das allgemeine Ergebnis war, dass Menschen in der Menge oder Dauer des Virus in den Proben variieren, unabhängig davon, wie das Virus getestet wird, und nicht alle diese Unterschiede wurden durch die Virusmessungen erklärt. Menschliche Faktoren – zum Beispiel der Gehalt an SARS-CoV-2-Antikörpern in der Nase – sind wahrscheinlich wichtig und könnten als klinisches Instrument gemessen werden.“

Weitere Forscher der UMass Chan Medical School, die das Papier zusammen mit Forschern der University of Illinois in Urbana-Champaign, der Johns Hopkins School of Medicine und dem National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering verfasst haben, waren: Alyssa N. Owens, PhD, Forschungskoordinatorin; John P. Broach, MD, MPH, MBA, Assistenzprofessor für Notfallmedizin; Bruce A. Barton, PhD, Professor für Bevölkerungs- und quantitative Gesundheitswissenschaften; Peter Lazar, Entwickler von Anwendungsdatenbanken; und dr. McManus.

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